一种适用于高动态强干扰环境的视觉辅助微机械捷联惯性导航系统/全球定位系统超紧组合导航系统

为解决高动态、恶劣全球定位系统(GPS)环境下微机械捷联惯性导航系统(MEMSSINS)/GPS超紧组合导航系统抗干扰能力差的问题,提出一种适用于高动态强干扰环境的视觉辅助MEMS-SINS/GPS超紧组合导航系统。将双目视觉提供的姿态信息引入MEMS-SINS/GPS超紧组合系统中,提高了平台失准角的可观测性;推导了系统的状态方程和量测方程,使用模糊控制方法对两个子滤波器的导航结果进行信息融合。通过数字仿真验证了该系统方案设计的可行性:当GPS信号受到强噪声或多径干扰造成跟踪精度下降时,双目视觉辅助MEMS-SINS/GPS超紧组合系统可以有效降低导航误差,系统位置误差和速度误差分别保持在5. 0 m和0. 5 m/s以内,有效地解决了低空飞行器在GPS信号被遮挡或干扰情况下的导航问题。

基于单频伪距、伪距率全球定位系统/惯性导航系统紧组合导航系统

单频单系统型接收机的造价成本较低。为了迎合低成本的需求,并且解决在城市环境下因高楼大树遮挡导致全球卫星导航系统可见卫星数不足而无法定位的情况,设计了基于单频伪距、伪距率GPS/INS紧组合导航系统;详细推导了该组合导航系统的模型,并通过实验验证了当可见卫星数充足时,该系统的精度较高;当可见卫星数不足4颗时,该组合导航系统仍然可以有效的定位导航,满足一定的导航精度需求。

基于自适应神经模糊推理系统的GPS高程转换

在工程实践中需要将GPS高转换为正常高。近年来,神经网络方法已经用到这一目的,并且取得一定成果。然而这种方法有一些缺点。一种新方法ANFIS被用来解决这一问题。首先简单介绍ANFIS理论,然后介绍使用ANFIS转换GPS高程的具体过程,最后给出一个使用本方法的工程实例及相应的结果。

基于频谱分析的全球定位系统跟踪环性能研究

提出了一种新的全球定位系统/惯性导航系统(GPS/INS)组合方式。从频域角度对GPS码跟踪环及载波相位锁相环进行了数学建模,对INS辅助GPS码跟踪环、载波相位锁相环的方式进行了分析研究,指出这种组合方式的优点及缺陷,最后通过数学仿真验证了分析结果。

基于VB-EKF的GPS/INS松组合导航定位算法

针对应用在无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)中的全球定位系统/惯性导航系统(GPS/INS)松组合导航非线性系统受到外界噪声干扰导致量测噪声在滤波时不断变化,从而造成滤波精度下降等问题,提出一种变分贝叶斯扩展卡尔曼滤波(VB-EKF)算法。该算法利用EKF(Extended Kalman Filter)将非线性系统中的状态函数和量测函数展开为线性方程,并将两个不同的导航系统数据进行融合,避免了单系统导航定位发散的问题。考虑到组合系统中量测噪声的时变特性,引入变分贝叶斯算法进行改进,有效解决了系统滤波精度下降问题。仿真结果表明,VB-EKF较EKF算法可有效提高滤波稳定性,进而提高系统导航定位精度。

基于高精度MEMS惯性器件的多传感器融合定位系统的设计与研究

针对全球导航卫星系统(GNSS)和捷联惯性导航系统(SINS)组成的车载导航系统在城市峡谷、立交桥、隧道、林荫大道等,卫星信号失效时精度会快速下降的问题,提出惯导/卫星/里程仪组合导航系统,用速度、位置误差作为观测量,利用扩展卡尔曼滤波技术进行误差估计与校正。通过跑车试验验证,结果表明,惯导/卫星/里程仪组合导航系统能够有效改善卫星定位时信号的遮挡问题,平滑行车轨迹,有效大幅地提高了导航定位精度。

GPS／惯性组合导航开发系统

－ＧＰＳ／惯性组合导航开发系统能经济、有效地研究、设计组合导航系统。该系统大大缩短了从理论方案到实际应用之间的距离，为决策部门、工程应用部门提供了一种全面观察、考核组合导航系统在不同应用条件下精度、性能的强有力工具，而且开发系统的核心部分可以方便地转换为应用软件。文中介绍了开发系统的结构和原理，包括卡尔曼滤波器及航迹仿真器、ＧＰＳ仿真器、惯性导航系统仿真器等；讨论了开发系统的功能设计和人机界面设计；最后给出了有关结论。

GPS与惯性导航系统的综合

惯性导航系统是先进的自主式导航系统，航空、火箭、导弹、宇宙航行等方面，在航母、潜艇、巡洋舰、乃至驱逐舰上已都有应用。随着利用卫星导航的全球定位系统（ＧＰＳ）技术的发展，在舰船上采用全球定位系统与惯性导航系统综合的技术将进一步提高惯性导航系统和全球定位系统的性能。对舰船设计工作者来说，甚为重要的是不应该使全球定位系统和惯性导航系统分别孤立运行，而必须将两者合理地综合。

INS/GPS紧耦合组合导航系统抗差定位算法

建立了INS(Inertial Navigation System)/GPS紧耦合组合导航系统,针对测量粗差对系统定位结果的影响,将抗差估计理论应用于非线性滤波算法,提出了基于等价权原理的抗差UKF定位算法。加入模拟粗差进行实验,结果表明,观测量异常时,抗差UKF算法能成功探测和剔除观测量粗差,实现定位结果的有效估计。

基于复杂环境下的多技术融合叉车定位系统

为了实时获取叉车位置以及分析叉车的运行效率,研发了一套基于MSP430单片机的叉车定位系统。该系统由车载终端,远程服务器,用户界面三部分组成。车载终端采集来自GPS,惯性导航,蓝牙,霍尔传感器等多个来源的数据并通过GPRS模块发送给远程服务器。远程服务器解析并保存数据到MySQL数据库。用户界面从MySQL数据库中读取数据,具有实时显示,轨迹回放,历史数据下载,叉车效率分析等功能,还可融合多个来源的数据以应对复杂环境下GPS信号较差的情况。经过长时间的实际运行,该系统功能完善,定位精确,运行稳定,具备全天候定位的能力。

基于北斗定位系统的双模模块测试方法研究

为了更加客观地考察国内北斗定位模块/产品的实际道路定位能力,以及比较多款定位模块之间的定位能力,研究了BD2 B1模块在实际道路中定位能力的测试方法和测试模型,为国内各大北斗定位模块/产品厂商提供了一种客观的实际道路定位测试方法和测试指标;同时可以更好地改进定位算法。

组合导航系统新息自适应卡尔曼滤波算法

全球定位系统(GPS)量测噪声的不稳定变化将造成惯性导航系统(INS)/GPS舰用组合系统卡尔曼滤波器性能下降,在对自适应卡尔曼滤波器分析的基础上,提出了一种新的基于新息估计的自适应卡尔曼滤波算法.该算法通过计算新息方差强度的极大似然估计最优估计,将新息方差计算直接引入卡尔曼滤波器的增益计算.仿真结果表明,本文方法较标准卡尔曼滤波器可以提高系统精度和抗干扰能力.

不同动态条件下组合导航系统的时间同步

基于不同精度的惯性测量组件和全球定位系统,以及不同运动条件下的GPS/捷联惯性导航系统组合导航系统,对于时间同步误差精度的要求也是不一样的。但目前大多数的时间同步方案对于不同精度和动态强度的对象都采取统一的补偿方法,没有做到具体问题具体分析,从而会产生硬件成本高或软件算法复杂的问题。为了在特定对象和使用环境的情况下寻找最适合、成本最低的组合导航系统时间同步方案,首先分析了时间同步误差对系统精度的影响,然后在低动态、中动态和高动态的情况下分别给出适合的硬件或软件同步方法(分别为方法 1、方法 2和方法 3),最后对于每种方案进行了跑车试验或软件仿真,结果证明在低动态和低系统精度的环境下,通过应用三种方法对于提高系统精度效果不明显;中动态环境下方法 2和方法 3较方法 1在姿态角和速度精度上提高了约50%,定位精度提高约20%;高动态下方法 3显示出了非常明显的效果,较方法 1在各项精度上提高超过70%。

舰载小型化SINS/GNSS紧组合导航系统设计

针对舰载小型化导航设备功耗低、体积小、可靠性好、精度高的性能需求,研制出基于嵌入式DSP与FPGA架构的SINS/GNSS舰载小型化组合导航系统平台。首先,在系统硬件方面,阐述了系统的总体设计方案,构建了嵌入式导航计算机平台,介绍了系统所采用的光纤陀螺、石英挠性加速度计和GNSS接收机的性能指标。其次,在导航算法方面,介绍了舰载小型化SINS/GNSS紧组合导航系统的工作原理,分析了捷联惯性导航系统和GNSS的噪声误差模型,设计了基于SINS/GNSS的紧组合工作模式下的扩展卡尔曼滤波器。最后,进行了样机车载验证实验。实验结果表明:该组合导航系统水平姿态误差小于0.02°(1σ),航向误差小于0.1°(1σ),水平位置定位误差小于2 m(1σ),能够满足舰载小型化导航设备的低功耗、高可靠性、高精度等需求。

GPS/SINS组合导航系统混合校正卡尔曼滤波方法

利用卡尔曼滤波器将GPS伪距与SINS进行了深组合,在分析了导航误差产生原因的基础上,提出了输出校正与反馈校正相结合的混合校正卡尔曼滤波方法。与输出校正和反馈校正方案相比,这种校正方法提高了系统导航精度。仿真结果验证了混合校正卡尔曼滤波方法的有效性。

INS/GPS组合导航系统的数据同步技术研究

指出在组合导航系统进行有效的信息融合之前,对来自不同导航传感器的数据进行同步化处理是非常重要的前提。对INS (惯性导航系统)和GPS构成的组合系统中的数据同步技术进行研究,提出了一种以GPS接收机输出的1PPS(每秒一个脉冲)作为参考时标,软硬件相结合的实时数据同步方法。实验结果表明:该方法能保证数据在融合点上准确同步。

基于SINS/GPS的高速列车组合导航系统

为提高高速列车的导航精度,提出了一种基于SINS/GPS的组合导航系统.分析了SINS和GPS的误差源,设计了SINS/GPS高速列车组合导航算法.仿真结果表明,所提出的SINS/GPS高速列车组合导航系统精度高,可靠性好,克服了惯性导航系统误差随时间增大的缺陷.

组合导航系统在管道地理位置测量中的应用

管道的安全性在油气传输中有着非常重要的地位,定期检测损伤能使管道安全、高效地运行.对损伤进行精确定位,是评估及修复管道缺陷所必需的.介绍了管道地理位置测量的主要方法,讲述了惯性器件和GPS/INS组合导航系统的基本原理.利用了一种管道地理位置测量的有效方法,即GPS/INS组合导航系统,对组合导航系统的实验数据进行了分析.同时结合了惯性器件误差的主要来源,提出了减小误差的有效方法.

GPS/MEMS-INS组合导航系统设计

针对微机电系统(micro electro mechanical system,MEMS)惯性器件随机噪声大,现有的去噪算法难以兼顾降噪效果和信息处理速度的问题,提出自适应实时混合去噪算法;利用无轨迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)算法进行信息融合,克服了扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)对非线性系统线性化会带来额外误差的缺点;利用多线程信息同步技术实现微机电惯性导航系统(MEMS inertial navigation system,MEMS-INS)和全球定位系统(global position system,GPS)的同步运行。基于以上关键技术和算法,设计了一种GPS/MEMS-INS组合导航系统,实验结果表明,该组合导航系统在静态及动态环境下均能够进行实时高精度地导航定位。

SINS/GPS组合导航仿真系统研究

SINS/GPS组合导航仿真系统的研究对于方案论证、系统设计以及工程研制等有着重要的意义。介绍了组合导航系统原理以及组合导航仿真系统的结构和原理,包括航迹仿真器、惯导仿真器、GPS仿真器及卡尔曼滤波器等。系统采用Visual C++6.0语言开发,效率高,可移植性强;采用OpenGL做实时动画显示,界面丰富,可观测性强。该系统讨论了仿真系统的功能设计和人机界面设计以及相关的核心算法等,最后在该系统下进行了仿真,取得了较好的效果。同时模块化设计使得该软件中的核心算法已成功移植应用于实际工程中。